具有測(cè)量線圈的電流傳感器布置的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及感應(yīng)電流測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在多相導(dǎo)體系統(tǒng)(如三相導(dǎo)體系統(tǒng))中，需要對(duì)電流進(jìn)行測(cè)量，以例如實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)及對(duì)電機(jī)或加熱設(shè)備等連接至多相導(dǎo)體系統(tǒng)的電氣負(fù)載進(jìn)行短路保護(hù)。
[0003]對(duì)于短路保護(hù)，IEC60947-4-1標(biāo)準(zhǔn)將其劃分為兩個(gè)分類。在第一分類中，如果接觸器或半導(dǎo)體開關(guān)元件不會(huì)造成火災(zāi)或形成開放帶電部分的危害，則允許其例如被破壞。然而，在第二分類中，下游設(shè)備需要保留其功能，因此可能需要用戶干預(yù)，例如使用簡單工具斷開連接點(diǎn)。接觸器等機(jī)械式開關(guān)器件常被劃分至第二分類，而電機(jī)等半導(dǎo)體開關(guān)器件通常被劃分至第一分類。
[0004]電流互感器、磁場(chǎng)傳感器以及電流傳感器均可用于多相導(dǎo)體系統(tǒng)中的電流測(cè)量。
[0005]羅氏線圈，也稱羅氏電流互感器，例如可用作電流傳感器。羅氏線圈由一個(gè)空心環(huán)形測(cè)量線圈構(gòu)成。在測(cè)量電流時(shí)，將羅氏線圈環(huán)繞于電流導(dǎo)線周圍。如此，當(dāng)該電流導(dǎo)線內(nèi)有電流流通時(shí)，其便可在上述測(cè)量線圈內(nèi)產(chǎn)生電壓。
[0006]然而，在多相導(dǎo)體系統(tǒng)中測(cè)量電流時(shí)，相鄰電流導(dǎo)線內(nèi)流通的電流可產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)可使現(xiàn)有羅氏線圈產(chǎn)生錯(cuò)誤的電流測(cè)量結(jié)果。此外，由于其環(huán)形線圈的形式，羅氏線圈無法用于在電路板上平面布置的多相導(dǎo)體系統(tǒng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于多相導(dǎo)體系統(tǒng)的改進(jìn)型電流傳感器。
[0008]上述目的可由獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式見于附屬權(quán)利要求、附圖及說明書中的技術(shù)方案。
[0009]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種包括測(cè)量電感器的電流傳感器布置，其中，所述測(cè)量電感器具有如下特征:第一測(cè)量線圈以及第二測(cè)量線圈，其中所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈以串聯(lián)方式電連接而且具有不同線圈特性。
[0010]所述測(cè)量電感器的兩測(cè)量線圈例如設(shè)置為測(cè)量線圈或空間延伸測(cè)量線圈，如至少部分為環(huán)形線圈。
[0011]所述兩測(cè)量線圈還可在空間內(nèi)相關(guān)并共同形成例如一環(huán)形形狀，從而形成一種改進(jìn)型羅氏線圈。
[0012]然而，所述兩測(cè)量線圈可在空間中彼此相隔并形成間隙，該間隙由所述無繞組連接段橋接。該間隙用于容納電流待測(cè)量的電流導(dǎo)線。如此，該電流導(dǎo)線即與所述無繞組連接段相交，其中，所述無繞組連接段既可處于電流導(dǎo)線上方，也可位于電流導(dǎo)線下方。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述測(cè)量電感器因此可被視作一種改進(jìn)型羅氏線圈。
[0013]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈具有不同電感值、不同線圈匝數(shù)、不同表面面積或不同線圈直徑。
[0014]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈通過無繞組段電連接。
[0015]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈為平面測(cè)量線圈且具有設(shè)置于第一平面內(nèi)的繞組，所述第二測(cè)量線圈為平面測(cè)量線圈且具有設(shè)置于第二平面內(nèi)的繞組。
[0016]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一繞組在所述第一平面內(nèi)為平面螺旋、蝸旋或曲折結(jié)構(gòu)，例如為盤繞結(jié)構(gòu)；所述第二繞組在所述第二平面內(nèi)為平面螺旋、蝸旋或曲折結(jié)構(gòu)，例如為盤繞結(jié)構(gòu)。當(dāng)線圈匝數(shù)增加或間距加大時(shí)，各測(cè)量線圈的空間延伸程度，尤其是磁通可穿透的表面，也隨之增大。如此，便可以極其有利的方式使得各平面測(cè)量線圈具有總體有效的感應(yīng)截面。
[0017]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一繞組和第二繞組以相反方向制成，例如以盤繞的方式制成。如此，可重新實(shí)現(xiàn)羅氏線圈的工作機(jī)理。
[0018]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈設(shè)置于電流導(dǎo)線兩側(cè)。如此，所述電流導(dǎo)線并不由所述測(cè)量電感器環(huán)繞，而是例如在與設(shè)于其兩側(cè)的所述平面測(cè)量線圈相同的平面內(nèi)延伸。
[0019]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一平面和第二平面平行設(shè)置(即彼此不相交)，或位于同一平面內(nèi)，或相互之間形成預(yù)定角度，例如10°、30。、45。或90。。
[0020]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述電流傳感器布置包括一連接端，該連接端具有連接于所述第一測(cè)量線圈的第一測(cè)量連接線，以及通過第二無繞組連接段電連接于所述第二測(cè)量線圈的第二測(cè)量連接線。如此，所述第二無繞組連接段即實(shí)現(xiàn)所述測(cè)量線圈間距的橋接。
[0021]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述電流導(dǎo)線可設(shè)置于相應(yīng)無繞組連接段的上方或下方。如此，所述各無繞組連接段的長度至少對(duì)應(yīng)所述電流導(dǎo)線的寬度。
[0022]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述測(cè)量電感器設(shè)置于電路板上或電路板內(nèi)，所述第一繞組、第二繞組以及各無繞組連接段由帶狀線形成，尤其由印制帶狀線形成，從而可有利地實(shí)現(xiàn)一種電路板測(cè)量布置。
[0023]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述電流傳感器布置包括第二測(cè)量電感器以及第三測(cè)量電感器，所述第二測(cè)量電感器包括具有不同線圈特性的第三測(cè)量線圈和第四測(cè)量線圈，所述第三測(cè)量電感器包括具有不同線圈特性的第五測(cè)量線圈和第六測(cè)量線圈，每個(gè)測(cè)量電感器用于測(cè)量多相導(dǎo)體系統(tǒng)的相應(yīng)電流導(dǎo)線內(nèi)的電流。
[0024]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第一電流導(dǎo)線兩側(cè)，所述第三測(cè)量線圈和第四測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第二電流導(dǎo)線兩側(cè)，所述第五測(cè)量線圈和第六測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第三電流導(dǎo)線兩側(cè)。
[0025]所述第二測(cè)量電感器和第三測(cè)量電感器的各測(cè)量線圈可具有所述第一測(cè)量電感器的相應(yīng)測(cè)量線圈的特性。所述各測(cè)量電感器以平面形式或以空間延伸形式設(shè)置于共用電路板上或共用電路板內(nèi)。
[0026]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第一電流導(dǎo)線兩側(cè)，所述第三測(cè)量線圈和第四測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第二電流導(dǎo)線兩側(cè)，所述第五測(cè)量線圈和第六測(cè)量線圈設(shè)置于所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的第三電流導(dǎo)線兩側(cè)。如此，可實(shí)現(xiàn)一種用于測(cè)量多相導(dǎo)體系統(tǒng)電流的平面測(cè)量裝置。
[0027]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述測(cè)量電感器與所述第二測(cè)量電感器相鄰設(shè)置，所述第二測(cè)量電感器與所述第三測(cè)量電感器相鄰設(shè)置，所述第二測(cè)量線圈和第三測(cè)量線圈可設(shè)置于距所述第一電流導(dǎo)線及第二電流導(dǎo)線的不同距離處，所述第四測(cè)量線圈和第五測(cè)量線圈可橫向相鄰設(shè)置于距所述第二電流導(dǎo)線和第三電流導(dǎo)線的不同距離處。
[0028]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第二測(cè)量線圈和第三測(cè)量線圈相鄰設(shè)置于距所述第一電流導(dǎo)線或第二電流導(dǎo)線的不同距離處，所述第四測(cè)量線圈和第五測(cè)量線圈相鄰設(shè)置于距所述第二電流導(dǎo)線或第三電流導(dǎo)線的不同距離處。如此，可將所述各測(cè)量電感器依次彼此相鄰對(duì)齊設(shè)置。各電流導(dǎo)線延伸于所述各測(cè)量電感器的相應(yīng)測(cè)量線圈之間。增大測(cè)量電感器之間的距離時(shí)，將減小相鄰電流導(dǎo)線之間的電流干擾。
[0029]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第二測(cè)量電感器相對(duì)于所述測(cè)量電感器以及第三測(cè)量電感器橫向偏移設(shè)置，尤其沿所述第二電流導(dǎo)線的延伸方向橫向偏移設(shè)置。如此，可將所述各測(cè)量電感器側(cè)向相繼前后設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)所述各測(cè)量電感器的極其節(jié)省空間的設(shè)置方式。
[0030]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第三測(cè)量線圈與所述第一電流導(dǎo)線直接相鄰設(shè)置，所述第四測(cè)量線圈與所述第三電流導(dǎo)線直接相鄰設(shè)置。如此，可使得針對(duì)給定的緊密設(shè)置電流導(dǎo)線(如電路板上的電流導(dǎo)線)，仍能實(shí)現(xiàn)所述各測(cè)量線圈的布置。
[0031]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述多相導(dǎo)體系統(tǒng)的電流導(dǎo)線分別通過幾何三角形的頂點(diǎn)，所述第二測(cè)量電感器和第三測(cè)量電感器設(shè)置于所述假想平面幾何三角形的頂點(diǎn)上。如此，可實(shí)現(xiàn)所述各測(cè)量電感器的彼此對(duì)稱設(shè)置，從而有效抑制相應(yīng)其他電流導(dǎo)線所產(chǎn)生的干擾。此外，所述第二、第四和第六測(cè)量線圈設(shè)置于所述假想三角形內(nèi)，而且所述第二、第四和第六測(cè)量線圈的幾何延伸度和/或匝數(shù)可以被減少。
[0032]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述第二測(cè)量線圈具有比所述第一測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù)，所述第四測(cè)量線圈具有比所述第三測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù)，所述第六測(cè)量線圈具有比所述第五測(cè)量線圈更小的線圈直徑或更少的匝數(shù)。如此，可有效降低雜散磁場(chǎng)的影響。
[0033]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述各測(cè)量電感器用于發(fā)射輸出信號(hào)，尤其為輸出電壓或輸出電流，所述輸出信號(hào)取決于相應(yīng)電流導(dǎo)線內(nèi)的電流強(qiáng)度，所述電流傳感器裝置還包括一監(jiān)測(cè)裝置，用于根據(jù)所述各測(cè)量電感器的輸出信號(hào)對(duì)各電流導(dǎo)線內(nèi)電流超出電流閾值的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0034]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述監(jiān)測(cè)裝置包括如下特征:用于接收所述測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第一監(jiān)測(cè)路徑，具有第一閾值檢測(cè)器以及處于該第一閾值檢測(cè)器下游的第一二極管；用于接收所述第二測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第二監(jiān)測(cè)路徑，具有第二閾值檢測(cè)器以及處于該第二閾值檢測(cè)器下游的第二二極管；用于接收所述第三測(cè)量電感器的輸出信號(hào)的第三監(jiān)測(cè)路徑，具有第三閾值檢測(cè)器以及處于該第三閾值檢測(cè)器下游的第三二極管；以及控制連接線，用于電連接第一二極管陰極、第二二極管陰極以及第三二極管陰極。其中，所述各閾值檢測(cè)器用于當(dāng)相應(yīng)輸出信號(hào)所代表的電流超出閾值時(shí)生成輸出電流。
[0035]根據(jù)一種實(shí)施方式，所述電流傳感器布置包括設(shè)于所述控制連接線的下游的短路發(fā)生器件，該短路